公布日：2023.05.23
申请日：2023.04.24
分类号：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/02(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种有机废水的高效氧化处理方法，用于降低有机废水的COD，该方法是将待处理有机废水均质、调酸后，先加入过氧化物氧化剂，然后预热至一定温度进行气液分离，排出的气体冷凝后回收或生化处理，气液分离后的废水再加热升温，输送至装载有催化剂的反应罐，充分催化氧化排出反应罐，降温后可进行生化处理。本发明的氧化处理方法利用对有机废水先加入氧化剂然后预热进行气液分离再催化氧化的工艺，显著提高了有机废水COD的去除率，既实现了对高COD有机废水的高效处理，又能有效减少催化氧化阶段氧化剂的用量以降低反应罐的承压风险，确保催化氧化反应的安全性。
权利要求书
1.一种有机废水的高效氧化处理方法，其特征在于，用于降低有机废水的COD，所述氧化处理方法包括以下步骤：a、将待处理有机废水均质、调酸后，加入过氧化物氧化剂，然后预热至120±5℃进行气液分离；所述调酸阶段有机废水的酸性调节至pH2.5以下；b、有机废水在气液分离阶段，排出的气体冷却后回收或进行生化处理，分离得到的液体经过间壁式加热，再输送至装载有催化剂的反应罐，罐内反应温度保持在150±10℃、反应压力维持在0.4~0.6MPa，有机废水在罐内被催化氧化后排出、降温、进行生化处理；对有机废水的气液分离处理是在顶部设置可调节开度的排气阀的气液分离器中进行，用于将在预热阶段因氧化反应产生的小分子、低沸点物质以及待处理有机废水中原始含有的低沸点污染物一同排出。
2.根据权利要求1所述有机废水的高效氧化处理方法，其特征在于：步骤a调酸阶段有机废水的酸性调节至pH1.0~2.2。
3.根据权利要求1所述有机废水的高效氧化处理方法，其特征在于：步骤a加入的氧化剂选用过氧化氢、过氧乙酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述有机废水的高效氧化处理方法，其特征在于：步骤a对废水的预热，以步骤b反应罐排出的催化氧化处理后废水作为热源，通过热交换方式加热待处理有机废水。
5.根据权利要求1所述有机废水的高效氧化处理方法，其特征在于：步骤b反应罐内选用的催化剂为负载型非均相催化剂，包括载体以及负载在载体上的活性组分；所述载体选用活性炭、陶粒、分子筛中的一种；活性成分包括锰、金、铂、钛和钌中的至少一种元素或者其化合物。
6.根据权利要求1所述有机废水的高效氧化处理方法，其特征在于：待处理有机废水COD为50000~100000mg/L时，氧化剂加入量为有机废水量的0.75~2%，氧化处理过程COD去除率达到40%以上；待处理有机废水COD为10000~50000mg/L时，氧化剂加入量不超过有机废水量的1%，氧化处理过程COD去除率达到50%以上。
7.根据权利要求1所述有机废水的高效氧化处理方法，其特征在于：待处理有机废水含有沸点低于120℃的污染物。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明开发出一种有机废水的高效氧化处理方法，该方法利用对加入过氧化物氧化剂的有机废水先预热后进行气液分离再催化氧化的工艺，显著提高了有机废水中COD的去除率，既实现了对高COD、难降解有机废水的高效处理，又能有效减少催化氧化阶段氧化剂的用量以降低反应罐的承压风险，确保催化氧化反应的安全性，完成对有机废水氧化处理方法的切实优化。
为实现上述目的，本发明提供的有机废水的高效氧化处理方法，用于降低有机废水的COD，所述氧化处理方法包括以下步骤：
a、将待处理有机废水均质、调酸后，加入过氧化物氧化剂，然后预热至120±5℃进行气液分离；所述调酸阶段有机废水的酸性调节至pH2.5以下；
b、有机废水在气液分离阶段，排出的气体冷却后回收或进行生化处理，分离得到的液体经过间壁式加热升温后，输送至装载有催化剂的反应罐，罐内反应温度保持在150±10℃、反应压力维持在0.4~0.6MPa，有机废水在罐内被充分催化氧化后排出、降温、进行生化处理。
本发明的高效氧化处理方法，针对有机废水的组成特性，形成向有机废水先加入过氧化物氧化剂，然后预热至120±5℃进行气液分离再催化氧化的处理工艺。在该处理过程，加有氧化剂的有机废水在预热阶段会发生初步氧化，使废水中易被氧化的物质发生分子链断裂，随后在气液分离阶段将断裂后的小分子物质以及废水中原始含有的低沸点污染物以气体形式排出。一方面，小分子、低沸点物质对于废水COD具有一定贡献，如丙酮1%含量对应COD为16551mg/L左右、甲醇1%含量对应COD为15000mg/L左右、乙酸乙酯1%含量对应COD为18181mg/L左右，故气液分离后的废水COD会呈现大幅降低；另一方面废水中的污染物经过初步氧化发生断链或开环后，能够显著提高待处理物质在后续催化氧化阶段的氧化效率，使大部分有机污染物被彻底氧化分解，从而在明显降低COD的同时提高废水的生化性。因此本发明的处理方法，通过气液分离将在预热初步氧化阶段因断链形成的小分子物质和原始废水含有的低沸点污染物一同排出，排出物质如满足直接生化要求可直接输送至生化池或其它生化装置进行生化处理，也可经冷却后进行回收，不产生二次污染；气液分离后的废水在初步氧化的基础上，再输送至反应罐进行高温高压催化氧化，既可以减少氧化剂用量，又能实现显著降低COD、提高生化性的目的，在保证反应安全性的同时完成对废水COD的高效去除。最后将催化氧化排出的废水排入生化池或其它生化装置进行生化处理，即可满足达标排放要求，克服了现有过氧化物氧化处理方法存在的不足和局限，形成在实际运行过程具有明显优势的有机废水氧化处理方法，显著提高了应用价值。
作为对上述技术方案的限定，步骤a调酸阶段有机废水的酸性调节至pH1.0~2.2，调酸剂可以使用一元酸、二元酸、三元酸的任何一种或多种组合，且不需限定调酸剂使用浓度。
作为对上述技术方案的限定，步骤a加入的氧化剂选用过氧化氢、过氧乙酸中的至少一种。一般从运行成本和原料采购方面考虑，氧化剂常使用浓度约为27.5~50%的双氧水。
进一步限定处理方法中待处理有机废水调酸后pH值的调控范围，以及氧化剂选用的物质，完善氧化处理方法，提高处理效果，使操作更便捷有效。
作为对上述技术方案的限定，步骤a对废水的预热，以步骤b反应罐排出的催化氧化处理后废水作为热源，通过热交换方式加热待处理有机废水。
为使整个处理工艺更节能环保，对待处理有机废水的预热，可以充分利用从反应罐排出的催化氧化处理后废水的热量，通过热交换，使待处理有机废水升温至一定温度，同时使反应罐排出的废水降温至50℃左右，如后续需要，废水可进一步降温至30℃左右，再排入生化系统进行处理，防止反应罐排出的废水因温度过高对生化系统造成冲击。
作为对上述技术方案的限定，步骤b对有机废水的气液分离处理是在顶部设置可调节开度的排气阀的气液分离器中进行。
在气液分离器顶部设置可调节开度大小的排气阀或其它排气装置，利于在自控程序的控制下，根据温度、压力、进水流量来调节排气阀门的开度大小，进而控制排气的流量大小，将含有有机物的蒸汽（包括预热阶段初步氧化断裂得到的小分子物质以及废水中含有的低沸点有机物等）排出系统并合理回收与处理，使进入后续反应罐的废水COD有明显降低，并助益后续催化氧化阶段对废水的处理效果。
作为对上述技术方案的限定，步骤b反应罐内选用的催化剂为负载型非均相催化剂，包括载体以及负载在载体上的活性组分；所述载体选用活性炭、陶粒、分子筛中的一种；活性成分包括锰、金、铂、钛和钌中的至少一种元素或者其化合物。
进一步限定处理方法中催化氧化阶段催化剂选用的物质，使氧化处理更行之有效。
作为对上述技术方案的限定，待处理有机废水COD为50000~100000mg/L时，氧化剂（按有效物计）加入量为有机废水量的0.75~2%，氧化处理过程COD去除率达到40%以上；待处理有机废水COD为10000~50000mg/L时，氧化剂（按有效物计）加入量不超过有机废水量的1%，氧化处理过程COD去除率达到50%以上。
根据待处理有机废水中污染物的组成情况，得到废水不同COD范围的氧化剂推荐使用量，在保证处理效率的前提下，有效减少氧化剂用量，保证反应安全性。
作为对上述技术方案的限定，待处理有机废水含有沸点低于120℃的污染物。当原始废水中含有低沸点污染物，通过本发明的处理方法，可以使废水的COD去除率更高。
综上所述，本发明的有机废水高效氧化处理方法具有以下优势：
1、本发明的氧化处理方法，是在现有过氧化物催化氧化处理废水工艺的基础上，通过向有机废水先加入氧化剂然后预热并增加气液分离处理工序这一简单改变，实现对废水处理效果的显著提升，便于对现有处理设备的升级改造。在预热阶段，废水发生初步氧化后增加气液分离，使高浓度有机废水的COD去除率能达到40%以上；而未加气液分离处理，COD去除率＜20%，从而大幅提高处理效果和应用价值。
2、本发明的氧化处理方法，通过预热初步氧化后气液分离，将小分子、低沸点物质以气体方式排出，既可以使气液分离后废水的COD显著降低，也同时为后续废水在反应罐的催化氧化处理创造更有利的条件。具体而言，其一气体提前排出，消除对反应罐的压力影响；其二提前排出了断链开环后形成的小分子和原水中存在的低沸点物质后，降低了废水COD，大幅度减少催化氧化阶段氧化剂的使用量；其三预热阶段对废水中高沸点有机物的初步氧化处理，并将其开环断链形成的小分子低沸点物质排出，更利于废水中剩余的高沸点物质在后续催化氧化反应中的彻底氧化。
3、本发明的氧化处理方法，在催化氧化反应罐内，过氧化物在催化剂作用下生成的羟基自由基对初步氧化后的废水的氧化作用更有效，使用少量氧化剂就可将废水中的有机污染物彻底开环断裂，分解成二氧化碳、水、或者其它易于生化的小分子物质，达到较好的处理效果，使催化氧化处理阶段可以有效减少氧化剂的用量，同时由于氧化剂用量少，反应放热得到有效控制，从而显著降低反应罐的承压风险，确保催化氧化反应的安全性。
4、本发明的氧化处理方法，在废水进入催化氧化反应罐前，采用间壁式加热方式对废水进行再加热，可以避免蒸汽直接加热带来的将蒸汽引入废水而增加废水处理量、降低催化氧化反应中氧化剂浓度的弊端，提高催化氧化反应率。
（发明人：赵少欣;吴海鸥;杨玉淮）
